根据ASME要求，水龙头阀芯至少需要满足5.1Nm的扭矩而不被破坏，本文采用Ansys有限元分析软件来介绍如何模拟阀芯在受到扭矩时的受力情况。

一、导入三维几何模型

在Ansys中导入如下简化后的阀芯，包括三个零件，阀芯杆，限位块和阀芯外壳。

二、设置零件材料如下：

阀芯杆：铜

限位块：不锈钢

阀芯外壳：塑料（尼龙66）

三、接触面设置

1、阀芯杆与限位块接触面设置

接触类型选择“摩擦”，摩擦系数设为0.15，界面设置为“添加平移，无缓慢增加”，其它选用软件默认设置。

检查软件自动检测到的接触面，确保所有的接触表面都已经选中：

红色面为接触面，蓝色面为目标面

2. 限位块与阀芯本体接触面设置

接触类型选择“摩擦”，摩擦系数设为0.15，界面设置为“调整到接触”，其它选用软件默认设置。采用“调整到接触”选项的原因是这两个零件在装配完成后理论上是不存在任何间隙的

检查软件自动检测到的接触面，确保所有的接触表面都已经选中：

四、连接设置

阀芯在转动的时候，这三个零件始终保持同轴。所以添加一个同轴的约束可以保证结果收敛。

右键点击“连接”选择插入“连接组”

连接类型设置为”关节”

点击“创建自动连接”：

1、创建阀芯杆和限位块的连接如下，红色面为静止面，蓝色面为活动面。

确保限位块内侧四个圆角面选中

2、创建限位块和阀芯本体的连接如下，红色面为静止面，蓝色面为活动面。

五、创建网格

设置网格精度为0.3mm，生成网格模型。

六、边界条件设置

1、设置阀芯座底面为固定约束。

2、分析步设为两步，步长采用系统默认：

3.、在阀芯杆上表面方施加扭力：

扭力值如下：

在第一个分析步施加一个很小的扭力以供系统建立接触，第二个分析步施加大扭力。

七、设置分析结果进行求解

在求解器中设置变形和等效应力，接触面状态和压力，点击“求解”按钮开始分析。

八、分析结果

收敛曲线：

最大总变形为0.19mm

变形动画（放大16x）:
，时长00:10

限位块应力云图：

最大应力为与阀芯座接触面

阀芯座应力云图：

结果显示最大应力(1303MPa)已经超出材料的许用应力220MPa，该设计不能满足扭力要求，需要继续改善：

接触面状况：

接触压力：

以上就是全部的分析步骤和结果，如有错误和不足之处，烦请指出！

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